Síla nárazu na patu a nohu běžce při běhu: 6 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:21

V rámci svého projektu jsem chtěl vyzkoušet množství síly, které je pata a noha běžce vystavena, a zda nové běžecké boty tuto sílu skutečně snižují. Akcelerometr je zařízení, které detekuje zrychlení v osách X, Y a Z. Zrychlení se měří v G-silách, jedna G-síla je ekvivalentní gravitačnímu zrychlení na Zemi, které všechny věci zažívají za všech okolností. Tento akcelerometr používám k testování množství sil G, které moje pata a noha zažívají při běhu, a zda je rozdíl mezi novějšími a staršími botami. Existuje mnoho běžných mylných představ o potřebě nových běžeckých bot. Spousta lidí věří, že vám Nike lže, když vám řeknou, abyste si každých 500 kilometrů pořídili nové boty. Společnosti provozující obuv a běžecké obchody, jako je například Poulsbo running (můj místní běžecký obchod), vám řeknou, že si ublížíte, pokud nebudete boty často vyměňovat. Nejsem si však jistý, zda je to zcela pravda, a proto jsem se rozhodl, že to otestuji sám. Příčina těchto běžeckých zranění, která vám řeknou, dostanete, pokud nemáte nové boty, je odvozena od síly, kterou vaše noha a pata zažívají. Říká se, že nové boty snižují sílu lépe než staré boty, ale nejsem přesvědčen, že je to pravda. Tento projekt bude nápomocen mnoha lidem, zejména těm, kteří jsou náchylní k úrazům souvisejícím s běháním, a těm, kteří by o nich chtěli vědět více. Můj projekt určí, zda tyto společnosti mluví pravdu, nebo zda se vás jen pokouší přimět k vyhození dalšího páru Benjaminů.

Zásoby

1x Arduino uno

1x akcelerometr Sparkfun adxl377

1x chlebová deska

1x mnoho propojovacích vodičů

1x tlačítko

1x LED

2x 10k odpory

2x 30k odpory

6x drátů, které jsou přibližně na délku nohy běžce

1x notebook, na kterém lze spustit Arduino IDE

Další komponenty potřebné pro sekundární sestavení:

1x LCD obrazovka

1x potenciometr

1x mnoho dalších propojovacích vodičů

Krok 1: Moje počáteční sestavení

Moje původní stavba byla důkazem konceptu. Chtěl jsem se ujistit, že tento projekt je možný, než jsem do toho začal investovat čas a peníze. Použil jsem akcelerometr, Arduino, čtyři propojovací vodiče a notebook, na kterém běžel kód. Tento důkaz konceptu byl velmi důležitý, protože jsem se naučil několik cenných lekcí týkajících se kódu. Nejdůležitější však bylo, že jsem se dozvěděl, že tento projekt je možný.

Krok 2: Sekundární build

V první řadě chci říci, že toto sestavení nebylo pro konečné sestavení nutné a vyžaduje nějaké další komponenty, takže tento krok je zcela volitelný. Přidal jsem na displej z tekutých krystalů (LCD), aby mi mohl poskytnout hodnoty síly G v počítači bez IDE Arduino. Před tímto stavěním jsem potřeboval mít Arduino IDE a kód, abych mohl přijímat výstupní data z akcelerometru. S touto novou sestavou mohu spustit Arduino z jakéhokoli zdroje energie, nemusí to být ani počítač. Také jsem přidal potenciometr, abych mohl nastavit podsvícení na LCD. To by mohlo být užitečné, kdybych to použil venku a na obrazovku svítilo slunce. Všichni jsme byli v situaci, kdy se pokoušíte používat svůj smartphone venku, ale sluneční světlo ztěžuje vidění na obrazovku. Pokoušíte se tedy zatarasit slunce rukou, nebo se ke slunci otočíte zády a pokusíte se ho zablokovat. Dalším způsobem, jak tento běžný problém vyřešit, je zvýšit jas obrazovky a přesně k tomu slouží potenciometr. Výstupní data bych moc dobře neviděl, ale mohl jsem upravit podsvícení tak, abych to viděl perfektně. Nastavení podsvícení by se mohlo hodit i v jiných případech.

Krok 3: Třetí a poslední sestavení

Pro svůj třetí a poslední build jsem zkombinoval všechny nejlepší atributy všech mých předchozích buildů do jedné desky. Skončil jsem s velmi rafinovaným a kompaktním modulem a dlouhé dráty mi mohly stékat po noze, aniž by bránily mé formě. Přidal jsem tlačítko, abych mohl kdykoli začít a zastavit sběr dat. To bylo velmi důležité pro získání dobrých dat, protože bych mohl začít sbírat, jakmile jsem začal běhat, a jakmile jsem přestal. Všechna shromážděná data se tedy týkala skutečného experimentu. Také jsem přidal LED, abych věděl, kdy je sběr dat zapnutý nebo kdy je vypnutý. Tato finální stavba skončila velkým úspěchem a bylo to přesně to, v co jsem doufal.

Krok 4: Odstraňování problémů a některé problémy, které jsem měl po cestě

Měl jsem mnoho problémů s projektem. Pro jednoho mého prvního akcelerometru bylo velmi obtížné získat správné zapojení, kódování, design a data. Návrh byl velmi obtížný, protože mám spoustu omezení, například jak je těžký nebo jak je velký. Aby byl tento experiment přesný, musím být schopen běžet a chci mít možnost běžet nejblíže ke své běžné běžecké formě. Kódování bylo také velmi obtížné a vyžadovalo mnoho potíží při fotografování. Měl jsem problém přečíst správné množství G z mého akcelerometru. Mma8452q (můj akcelerometr) se uzavírá při osmi G. Někdy, když jsem se jen stěží dotkl nohou na podlaze, přečetlo to osm G a to je prostě nesprávné, protože je to příliš vysoko. Po několika potížích se střílením a překódováním se mi však podařilo správně změnit měřítko.

Krok 5: Můj kód

Použil jsem jeden z příkladů z knihovny Sparkfun a také jsem přidal tlačítko a LED sám. to bylo docela jednoduché, protože v tomto projektu jsou příklady všeho, ale musíte kombinovat více než jednu dohromady

Krok 6: Závěr a analýza dat

Tento projekt vnímám jako velký úspěch. Dosáhl jsem téměř všech, ne -li všech svých cílů. Podařilo se mi získat spoustu velmi použitelných dat. Naučil jsem se hodně o kódování, zapojení, elektronických součástkách Arduina, budování kompaktního modulárního systému, G force a běhu. Nyní buď přijmu, nebo odmítnu své prohlášení z úvodního odstavce a celý důvod, proč jsem s tímto projektem začal. Chtěl jsem dokázat, že se společnosti mýlí, a ukázat, že nemusíte každých 500 kilometrů kupovat nové boty. Opravdu nové boty snižují množství sil G, které při běhu zažívá pata a noha běžce? Odpověď je ano. Porovnal jsem množství sil G, které moje pata zažila v páru nových běžeckých bot, starých běžeckých bot, dodávek a jako kontrola jsem měl jen ponožky. Zjistil jsem, že v ponožkách jsem zažil až osm G. To bylo stejné množství G jako dodávky, což se dalo očekávat. Ve starých běžeckých botách jsem zažil až šest G. u nových běžců jsem nezažil více než čtyři G. Jak vidíme, noví běžci byli nejlepší ve snižování nárazové síly a dodávky byly nejhorší (nepočítaje ponožky, protože to byla kontrolní proměnná). Myslím, že s mým nastavením pod dvacet dolarů nemohu vyvrátit, co 2,5 miliard dolarů, které Nike vynaložila za posledních pět let na výzkum a vývoj, pro ně dokázalo. Možná příště strávím třicet a uvidíme, co bude potom.